Lista de exercicios Termodinamica 2020

Prévia do material em texto

Lista de termodinamica
Engenharia Mecânica
Centro Hermes
3 pag.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: pedro-destri (destripedro@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
 
4
a
 Lista de Exercícios 
 
1. Qual é a variação líquida na energia e no volume num ciclo completo? 
 
2. Por que nós escrevemos 1Q2 e 1W2 se utilizamos ∆E, ou E2-E1 para denominar a variação 
de energia total num processo? 
 
3. Um automóvel com massa de 1200 kg é acelerado de 30 a 50 km/h em 5 segundos. 
Determine o trabalho realizado sobre o automóvel. Admita que o mesmo automóvel é 
acelerado de 50 a 70 km/h em 5 segundos. O trabalho realizado é o mesmo da questão 
anterior? 
 
4. Um guindaste utiliza 2 kW para levantar uma caixa de 100 kg a uma altura de 20 m. Qual 
é o tempo necessário para realizar tal operação. 
 
5. A chama de um fogão transfere 325 W para a água que está fervendo numa panela. 
Determine a taxa de vaporização da água em kg/s, considerando que o processo ocorre a 
pressão constante. 
 
6. Um sistema recebe 100 W de calor e, ao mesmo tempo, realiza 100 W de trabalho. O 
estado termodinâmico do sistema varia neste processo? 
 
7. Considere 2 kg de água líquida a 20°C e 100 kPa como sistema. Transfere-se 20 kJ de 
energia para o sistema num processo a pressão constante. Qual é a temperatura final da água 
se toda a energia for utilizada para aumentar a energia interna? Qual é a velocidade que o 
sistema pode atingir se os 20 kJ são utilizados para acelerar a massa num plano horizontal? 
Qual é a altura que pode ser alcançada se os 20 kJ são utilizados para levantar a massa no 
campo gravitacional padrão? 
 
8. Considere 2 kg de água como sistema. Inicialmente, a temperatura e o título são iguais a 
120°C e 0,25. A temperatura da água é aumentada 20°C num processo isocórico. Determine 
o título e a energia interna específica no estado final deste processo. 
 
9. Considere 2 kg de água como sistema. Inicialmente, a temperatura e o título são iguais a 
120 °C e 0,25. A temperatura da água é aumentada 20 ºC num processo isobárico. Determine 
a variação de entalpia detectada neste processo. 
 
10. Ar é aquecido de 300 a 350 K num processo que ocorre a volume constante. Determine a 
transferência de calor específica neste processo. Qual é a transferência de calor específica se o 
ar é aquecido de 1300 a 1350 K noutro processo que também ocorre a volume constante? 
 
11. Considere uma amostra de nitrogênio com massa de 3 kg. Inicialmente, a temperatura na 
amostra é uniforme e igual a 2000 K. Transfere-se calor da amostra, a uma taxa de 500 W, 
num processo isocórico. Qual é o dT/dt detectado na amostra neste processo? 
12. Um automóvel apresenta área frontal de 2 m
2
 e se desloca a 80 km/h. A força de arrasto 
aerodinâmico no automóvel é dada por Fd = 0,225 ρ.A.V2. Qual é a potência necessária para 
Prof. Sandro Metrevelle M. de Lima e Silva 
Instituto de Engenharia Mecânica - IEM 
Campus Prof. José Rodrigues Seabra, Av. BPS 1303
Itajubá, MG, Brasil, Fone 3629-1238 
metrevel@unifei.edu.br 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: pedro-destri (destripedro@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
realizar este movimento? Determine, nas condições propostas, o módulo da força que atua nos 
pneus do automóvel. 
 
13. O macaco hidráulico de um posto de gasolina levanta um automóvel que apresenta massa 
igual a 1750 kg. O curso do pistão do macaco é 1,8 m e a pressão na seção de descarga da 
bomba hidráulica que aciona o macaco é sempre igual a 800 kPa. Determine o aumento de 
energia potencial do automóvel e o volume de óleo que foi bombeado para o conjunto 
cilindro-pistão deste macaco. 
 
14. Um conjunto cilindro-pistão aciona o martelo (massa de 25 kg) de uma máquina de forja. 
O movimento do martelo é vertical com sentido para baixo. A velocidade do martelo na 
posição superior do curso é nula e na posição inferior é 50 m/s. Sabendo que o curso do 
martelo é igual a 1 m, determine a variação de energia total do martelo numa operação do 
conjunto cilindro-pistão. 
 
15. Um porta-aviões utiliza uma catapulta movida a vapor d'água para ajudar a decolagem de 
aviões. A catapulta deste porta-aviões pode ser modelada como um conjunto cilindro-pistão 
que apresenta pressão média durante a operação igual a 1250 kPa. Admita que um avião, com 
massa de 17500 kg, deve ser acelerado do repouso até 30 m/s. Determine o volume interno do 
conjunto cilindro-pistão necessário para esta operação sabendo que a catapulta fornece 30% 
da energia necessária para a decolagem. 
 
16. Resolva novamente o Problema 15, mas considere que a pressão do vapor no conjunto 
cilindro-pistão varia linearmente de 1000 kPa (início da operação da catapulta) até 100 kPa 
(fim da operação). 
 
17. Um vaso rígido contém 0,75 kg de água. Inicialmente, a temperatura e a pressão são 
iguais a 300 °C e 1200 kPa. A água é então resfriada até que a pressão atinja 300 kPa. 
Determine a temperatura no estado final do processo, o trabalho realizado e o calor transferido 
no processo descrito. 
 
18. Um conjunto cilindro-pistão, que não apresenta atrito, contém 2 kg de vapor 
superaquecido de refrigerante R-134a a 100°C e 350 kPa. O conjunto é. então, resfriado a 
pressão constante até que o refrigerante apresente título igual a 75%. Calcule a transferência 
de calor neste processo. 
 
19. Um tanque rígido e estanque, com volume de 150 litros, contém água a 100°C e título de 
90%. O tanque é então resfriado até -10 
o
C. Calcule o calor transferido neste processo. 
 
20. Um conjunto cilindro-pistão contém 1 kg de água. Inicialmente, a temperatura da água e o 
volume interno do conjunto são iguais a 20°C e 0,1 m
3
. O pistão então é travado e transfere-se 
calor à água até que o estado de vapor saturado seja atingido. Determine a temperatura da 
água no estado final e o calor transferido no processo. 
 
21. Um cilindro rígido, com volume de 0,1 litros, contém água no ponto crítico. Determine a 
transferência de calor necessária para que a temperatura da água no cilindro atinja 20°C. 
 
22. O vaso rígido mostrado na figura abaixo, inicialmente contém 2 kg de água a 120°C e 
título igual a 0,25. A água é então aquecida até que a temperatura atinja 140°C. Qual é o 
trabalho e o calor transferido neste processo? Observe que a válvula está fechada. 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: pedro-destri (destripedro@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
 
 
 
23. A figura abaixo mostra um conjunto cilindro-pistão vertical que contém água a -2°C. A 
pressão na câmara é sempre igual a 150 kPa e é devida à pressão atmosférica e ao peso do 
pistão. Transfere-se calor ao conjunto até que a água se torne vapor saturado. Determine a 
temperatura do estado final, o trabalho por unidade de massa e o calor transferido neste 
processo. 
 
 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: pedro-destri (destripedro@gmail.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark